达氏鳇肌肉组织转录组测序和功能分析

为发掘达氏鳇的功能基因,采用新一代高通量测序技术对达氏鳇肌肉组织转录组进行测序。结果获得原始数据14 447 211 200 bp,拼接获得了55 531条单基因序列(unigene),长度范围300~32 613 bp,平均长度941 bp。利用生物信息学方法对unigene进行了非冗余蛋白质数据库(Nr)相似搜索,此外还进行了GO的功能注释和KEGG代谢通路分析。结果一共有20 735条unigene(37.34%)与Nr数据库中的己知基因同源;根据GO功能可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类56分支;依据KEGG代谢通路分析可以分成290类。     

鲤在阿维菌素胁迫下肝胰腺组织的转录组分析

为了探究阿维菌素胁迫对鲤机体的响应机制,在水温(22±2.0)℃,将体质量(150±30)g的鲤(Cyprinus carpio)分别暴露在阿维菌素浓度0μg·L^-1(对照组)、1.5μg·L^-1和3.0μg·L^-1下5 d,采用转录组学测序分析方法,探究阿维菌素胁迫对鲤肝胰腺转录组学的影响,解析其对鲤的分子毒理机制。通过对所得基因的功能注释发现,被注释的差异基因主要与结合、催化和代谢等功能有关。KEGG通路富集分析结果显示,差异表达基因在药物代谢-细胞色素P450、药物代谢-其他酶、淀粉和蔗糖代谢等通路中显著富集,涉及药物代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢、脂质代谢以及辅助因子和维生素的代谢等多个代谢过程。这些功能基因和预测通路为理解阿维菌素胁迫鲤体内解毒和免疫系统奠定了基础。本研究获得的转录组数据可为深入研究鱼类应对杀虫剂污染物的分子机制提供丰富的基因资源。     

高温胁迫条件下大菱鲆肾脏转录组研究

为探索大菱鲆(Scophthalmus maximus)耐高温的分子机制,筛选耐高温相关基因,采用高通量测序平台(IlluminaHiSeq-2500)分别对5个不同高温处理组的大菱鲆肾脏组织开展转录组测序,进行生物信息学分析,包括GO(基因功能注释)、SSR(简单重复序列)分析等。结果显示,通过组装得到Unigenes总数目为68525,长度范围为201~23456 bp,平均长度为1124 bp,N50长度为2316 bp。将Unigenes分别在Nr、Swissprot、KEGG、KOG、GO数据库进行序列比对及功能注释,共注释25498条,其中,Nr数据库注释到的Unigenes最多;按GO功能分类,共分为细胞组分、分子功能及生物学过程3类,包括56个功能组,其中,大量Unigenes与细胞进程、代谢过程、催化活性、生物调节、应激反应相关。将Unigenes进行pathway注释,归属于218条代谢通路,分为5类KEGG途径：代谢途径、遗传信息处理、细胞过程、环境信息和生物系统。进行转录因子分析,共检测到65类转录因子,其中,C2H2锌指蛋白家族的基因数目最多。通过对不同温度胁迫下基因表达谱结果进行分析,不同温度组之间存在着显著差异,在不同温度胁迫组中,20℃组与28℃组存在差异最大,差异基因达到4734个,其中,上调基因3386个,下调基因1348个。本研究建立了大菱鲆热应激肾脏转录组数据库,为大菱鲆高温胁迫分子机理研究提供了参考数据。     

栉孔扇贝对麻痹性贝类毒素的生理响应及转录组分析

本研究将栉孔扇贝(Chlamys farreri)暴露于塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense),通过测定内脏团中毒素的蓄积含量、氧化应激酶活性及其基因转录调控变化,探究栉孔扇贝暴露于麻痹性贝类毒素(Paralytic shellfish toxin, PSTs)的初期应激响应机制。结果显示,PSTs在内脏团中迅速蓄积,实验第6天时毒素含量最高,实验第30天时毒素残留量高达62.4%;PSTs引发栉孔扇贝体内脂质过氧化,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)显著应激(P<0.05)。透射电镜下观察组织病变,发现空泡化、染色质聚集和核质固缩等结构损伤。通过加权基因共表达网络分析鉴定细胞凋亡和谷胱甘肽代谢解毒通路显著应激上调,映射ALOX5、AfGST-σ11、caspase-8及Bax 4个关键转录因子。综上可知,除抗氧化应激外,栉孔扇贝可激活特征性细胞凋亡和以谷胱甘肽解毒代谢反应抵抗PSTs毒性作用。本研究可为深入探索栉孔扇贝应激与代谢PSTs的特征机制提供科学依据。     

锦绣龙虾全长转录组测序分析

为了获得锦绣龙虾(Panulirus ornatus)丰富的转录组信息和功能基因,采用PacBio平台的Single Molecule Real-Time测序技术,对锦绣龙虾鳃、肝胰脏、肌肉、胃、肠、脑和心脏混合组织进行全长转录组测序,首次获得锦绣龙虾的全长转录本文库。通过测序拼接和去冗余后共获得13 297条Unigene,平均长度为2 627 bp,获得12 660个蛋白编码区和6 315条长链非编码RNA序列。采用Micro Satellite (MISA)软件检测及分析其中的简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)位点信息,共检测出14 277个SSR位点,分布在8 813条Unigene中。利用NCBI非冗余蛋白序列数据库(non-redundant protein sequences, NR)、基因功能描述分类系统(gene ontology, GO)、蛋白质真核同源数据库(eukaryotic orthologous groups, KOG)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)等数据库对全长序列进行功能注释,其中11 806条序列得到NR数据库注释,分别比对到424个物种,其中与钩虾(Hyalella azteca)基因相似的序列最多,为3 907条;将获得的锦绣龙虾单基因簇与GO数据库进行匹配,划分为细胞组分、分子功能、生物学过程3大类;KOG功能注释将9 433条单基因簇分为26个功能组分,其中一般功能预测的最多,为1 413条;KEGG注释结果发现,与信号转导通路以及转运、分解代谢通路中注释的基因较多。通过全长转录组测序数据分析及功能注释,可为进一步了解锦绣龙虾的生物学特性、基因功能、相关代谢途径和信号通路等提供理论基础。     

主要经济双壳贝类性别分化的分子机制概述

本文简要概述了主要经济双壳贝类性别分化分子机制研究进展,介绍国内外研究性别分化和性别决定的代表性双壳贝类物种及主要研究成果,主要涉及牡蛎科(Ostreidae)、扇贝科(Pectinidae)、珍珠贝科(Pteriidae)等常见的经济物种,分子层面涵盖了核酸、蛋白质和激素等,通过综述这些物种相关研究的现状,展望双壳贝类性别分化研究的发展趋势,以期加深对双壳贝类性别分化和性腺发育的认识,为解析虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)及其他双壳贝类性别分化分子机制研究理清思路。     

利用RNA-Seq技术分析草鱼生长性状相关基因和SNP标记

为开发与草鱼生长性状相关基因及单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)标记,实验采用转录组测序技术(RNA sequencing,RNA-Seq)对草鱼快长组和慢长组的肝脏、肌肉和脑组织分别进行分析,共获得31 465万条高质量短读序(clean reads),经组装得到34 147条拼接基因(unigene),平均长度为1 060 bp,其中有30 751条unigene获得注释。在肝脏、肌肉和脑组织中分别筛选到1 013、552和372个差异表达基因,并从中检测到4 580个SNP标记。采用SNaPshot技术对其中34个SNP标记在300尾草鱼生长性状极端群体中进行多态性检测和验证,30个SNP标记分型成功,准确率为88.24%。进一步采用一般线性模型分析30个SNP标记与生长性状的相关性,结果显示,unigene00810126-8014标记CC基因型的体质量、体长、体高、头长和尾柄长性状均值显著高于TT基因型。unigene00810126-2903标记AA基因型的体质量显著高于GG基因型。unigene00870394-525标记AA基因型的体质量和体长性状均值显著高于GG基因型。unigene02938762-011628标记的TT基因型与CC基因型在体质量、体长和头长性状上的差异均达到显著水平。这4个标记位于生长催乳素α基因(slα)、早期生长反应蛋白-1基因(egr-1)和肌球蛋白重链基因(myh)上。其他标记不同基因型个体间的生长性状均不存在显著差异。其中8个SNP标记在草鱼群体中的平均多态信息含量(PIC)、平均期望杂合度(H_e)和平均观测杂合度(H_o)分别为0.300、0.377和0.363,表明草鱼选育群体遗传多样性较高。本研究获得与生长性状相关的1 937个差异表达基因和4个SNP标记,为草鱼分子辅助育种研究提供基础资料。     

基于转录组分析筛选凡纳滨对虾低温胁迫下的差异表达基因

凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)是中国主要的对虾养殖品种之一,对低温的耐受性较差,低于18℃就会停止摄食。为了探究凡纳滨对虾耐低温性状相关基因,选用凡纳滨对虾低温胁迫组(18℃)和常温组(24℃)肝胰腺组织为实验材料,进行Illumina HiSeq 2500测序,对测序原始数据进行拼接、注释,以及筛选分析低温胁迫下的差异表达基因。结果显示,测序共获得50921条基因(unigene),平均长度为828 bp, N50为1589 bp,其中28.13%为已知基因。基因差异表达分析共筛选得到243个低温胁迫相关基因,其中89个上调表达, 154个下调表达。功能富集分析发现,差异表达基因多富集在生物结合和催化过程、过氧化物酶、溶酶体、精氨酸和脯氨酸的代谢以及氨基酸的生物合成途径中。进一步根据Q-值共筛选出10个差异表达最显著的基因,其中ATP结合盒B亚家族6转运蛋白基因(ATP-binding cassette sub-family B member 6, ABCB6)、C型凝集素基因(C type lectin)、谷氨酰胺合成酶基因(glutamine synthetase, GS)在低温胁迫下均呈下调表达,推测可能参与了凡纳滨对虾低温应答反应。利用Real time RT-PCR验证转录组数据,结果证明基于转录组测序筛选低温胁迫下的差异表达基因是可行的。本研究为揭示凡纳滨对虾耐低温分子调控机制提供了基础数据和理论依据。     

脊尾白虾对低盐胁迫响应的转录组学分析

转录组测序可在各种环境条件下对物种进行高通量测序,通过基因结构分析和功能注释,探讨特定条件下相关基因的功能和表达情况。该研究分别获取低盐胁迫组(盐度0.2)和自然海水组(盐度31)脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)样品,通过Illumina平台进行转录组测序,获得13.92 Gb高质量测序数据,组装得到111 618条转录本和72 734条Unigenes,其中有22 879条Unigenes得到注释,比对到Nr数据库的Unigenes为21 931条;筛选出1 492条脊尾白虾低盐胁迫差异显著表达基因,包括829条上调基因和663条下调基因,其中有810条差异表达基因得到注释。通过差异表达基因GO功能注释和富集分析及KEGG通路富集分析,锁定大量脊尾白虾在自然海水和淡水环境下的差异表达基因,为深入探讨脊尾白虾在低盐胁迫条件下的生理保护机制提供了技术支撑。     

马氏珠母贝转录组数据的重新组装

对本实验室和其他学者已经发表的马氏珠母贝外套膜和珍珠囊的454焦磷酸测序转录组数据以及NCBI中的EST数据进行了重组装、同源序列比对和GO注释分析。重组装获得了30266个contig,平均长度522 bp,其中最长的contig为4144 bp;NR数据库BLAST分析获取了2310个相似性contig(E≤10?5),其中1902个在模式动物(人、小鼠、海胆、线虫、斑马鱼、果蝇或者太平洋牡蛎和珠母贝)中可以查找到同源序列。基因注释(GO)结果表明,注释到生物学过程的3846个contig可分为23个亚类,其中代谢过程蛋白、细胞过程蛋白和生物学调控蛋白为contig数量最多的3个亚类;注释到分子功能的4601个contig共分为11个亚类,其中结合蛋白的contig数量最多,其次是具有催化活性的蛋白和结构分子活性蛋白;注释到细胞成分的2992个contig分为17个亚类,其中细胞和细胞组成部分的contig数量最多,其次分别是细胞器和大分子复合体contig数量。本研究结果有助于开展外套膜和珍珠囊特异性表达基因的大规模筛选。     

水环境中镉对鱼类的毒理效应研究进展

水环境中镉是公认毒性最大、蓄积性最强的重金属之一,易富集于水生生物体内,对其生理代谢产生毒性效应,并通过食物链传递,威胁人类健康。本文以鱼类为代表性水生生物,综述了镉对鱼类的毒理效应研究进展。鱼类食性和摄食途径的差异造成镉在其体内的积累和分布具有生物特异性与组织差异性。水体镉浓度超标可导致鱼类的鳃和肝脏等组织结构与功能完整性受到不同程度损害,并对鱼类的抗氧化防御系统、生殖调控、非特异性免疫系统与基因表达等产生毒性效应,其毒性效应随镉暴露浓度、暴露时间、鱼类种类、发育阶段和性别不同而异。同时,鱼类的抗氧化防御系统和免疫系统在镉诱导的氧化损伤中发挥了重要的保护作用。通过总结国内外研究进展,展望今后的研究方向,为更加深入研究镉的毒理效应及机制,进而更好地控制水环境中镉污染,保护水生态环境和水生生物,以及为人类提供安全的水产品提供科学依据。     

患铁虾综合征罗氏沼虾眼柄转录组研究

为探索罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)铁虾综合征(IPS)的分子机制,采用高通量测序平台(Illumina Hiseq-2500)分别对患IPS罗氏沼虾(IPS虾)和正常罗氏沼虾开展转录组测序,进行生物信息学分析。结果显示,高通量测序共获得56.42 G高质量数据,拼接后得到221 901条单基因序列(unigene),长度范围为201~30 985 bp,平均长度为1572 bp,N50长度为2867 bp,N90长度为646 bp。将单基因序列分别在Nr、Nt、Swissprot、KEGG、KOG、GO、PFAM数据库进行序列比对及功能注释,103 570条得到注释,其中,GO数据库注释到的单基因序列最多。差异表达分析显示,2003个基因在IPS虾眼柄中差异表达,包括1209个上调基因和794个下调基因,516个基因被注释到242条KEGG通路中,翻译、信号转导和免疫系统富集的差异基因数目最多。催乳素、雌激素、胰岛素、促性腺激素释放激素、胰高血糖素、催产素、谷氨酸能突触、血清素能突触等与生殖调控相关激素的代谢过程在IPS虾与正常虾眼柄之间存在差异。此外,一些已被证明在免疫反应中起重要作用的基因在IPS虾眼柄中显著上调,如血管内皮生长因子受体1、丝氨酸蛋白酶抑制剂6、C型凝集素、芳基硫酸酯酶B、酚氧化酶原激活酶2a、组织蛋白酶B、组织蛋白酶L、甲壳类抗菌肽4等。同时,注释到溶酶体、吞噬体、抗原处理与呈递、细胞凋亡、内吞作用等多条与免疫相关的途径,支持近期研究得出的罗氏沼虾IPS与病原感染相关的结论。本研究为解析罗氏沼虾IPS的成因和分子机制提供了数据支撑。     

大珠母贝（Pinctada maxima）金属硫蛋白cDNA克隆与序列特征分析

金属硫蛋白（Metallothionein,MT）是一类普遍存在于生物体内、分子量低、半胱氨酸含量丰富、能够与二价重金属离子结合的蛋白质。MT在清除自由基、解除重金属毒性、参与体内微量元素代谢、防止细胞癌变等方面具有重要作用。本研究通过构建大珠母贝外套膜全长cDNA文库,首次克隆得到大珠母贝金属硫蛋白（PmMT）全长cDNA序列。该序列全长599bp,5’UTR（Untranslated Region）为75bp,3’UTR为296bp,开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）为228bp,编码75个氨基酸。编码的氨基酸中半胱氨酸含量丰富,达到29．3％;赖氨酸和甘氨酸含量也较高,均为9．3％;不含苯丙氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸;含有软体动物等无脊椎动物金属硫蛋白的特征序列。序列特征分析表明,该序列具备金属硫蛋白的典型特征,是金属硫蛋白家族成员。